(57)【要約】【課題】  大形化や部品点数の増加を招くことなく、スクロールユニットの吸入効率を向上させることができるスクロール型流体機械を提供する。【解決手段】  スクロール型流体機械は圧縮機として使用され、その電動子のロータ５４にはその外周面に螺旋溝６４が設けられ、この螺旋溝６４はロータ５４の両端面に開口し、スクロールユニットに冷媒を導く冷媒経路の有効流路断面積を増加させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジングと、
前記ハウジング内にスクロールユニットとともに収容され、前記スクロールユニットを駆動する電動子と、
前記ハウジング内に確保され、前記スクロールユニットに前記電動子を通じて作動流体を導く流体経路と
を備え、
前記流体経路は、前記電動子におけるロータの外周面に設けられ、前記ロータの両端面にそれぞれ開口した螺旋溝を含むことを特徴とするスクロール型流体機械。
【請求項２】
前記スクロールユニットは冷凍回路のための圧縮ユニットであり、前記流体経路は前記圧縮ユニットに冷媒を戻すための冷媒経路であることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型流体機械。
【請求項３】
前記ロータは、外周に切欠を有する電磁鋼板の積層体からなり、個々の電磁鋼板の前記切欠を連ねた前記螺旋溝を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。
【請求項４】
前記ロータは電磁鋼板の積層体からなり、前記積層体の外周面に形成された前記螺旋溝を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール型流体機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール型流体機械に係わり、特に車両の空調システムのための冷凍回路のスクロール圧縮機として好適したスクロール型流体機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール型流体機械が上述した冷凍回路のスクロール圧縮機として使用される場合、このスクロール圧縮機は車両のエンジン又は電動モータにより駆動される。電動型のスクロール圧縮機の場合、圧縮機からの冷媒の吐出量をエンジンの負荷に拘わらず容易に調整でき、車室内の空調温度をきめ細かく制御するうえで好適する。
それ故、この種のスクロール圧縮機には電動モータと一体化したものが知られており（例えば、特許文献１参照）、このようなスクロール圧縮機はそのハウジング内に共に収容されたスクロールユニット及び電動子を備える一方、スクロールユニットに電動子を通じて冷媒を戻すことで、電動子の冷却を行うようにしている。
【０００３】
それ故、ハウジング内には電動子を通じてスクロールユニットに至る冷媒経路が確保されている。具体的には、冷媒経路には、電動子におけるロータとステータとの間のエア間隙、ステータとハウジング内周面との間の間隙及びステータコイルの間隙が含まれるが、これら間隙は何れも狭い。このため、冷媒経路を流れる冷媒の圧力損失が大きく、スクロールユニットの冷媒吸入効率を悪化させている。
【０００４】
上述の不具合を解消するには特許文献２に開示されているように、ロータ内に軸方向通路を貫通して形成する一方、ロータの両端面にファンをそれぞれ取付け、これらファンの回転により軸方向通路内を通じて流れる冷媒を強制的に生起させればよい。
【特許文献１】特開2003-129983号公報
【特許文献２】特開2002-165406号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、スクロール圧縮機に特許文献２の冷却技術を採用した場合、ロータが軸方向通路の分だけ大径化することから、結果的にスクロール圧縮機は大形になり、その重量もまた増加する。また、ロータの両端面にファンを設けると、その部品点数が増加し、スクロール圧縮機のコストが上昇する。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、大形化や部品点数の増加を招くことなく、スクロールユニットの吸入効率を高めることができるスクロール型流体機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明のスクロール型流体機械は、ハウジングと、このハウジング内にスクロールユニットとともに収容され、スクロールユニットを駆動する電動子と、ハウジング内に確保され、スクロールユニットに電動子を通じて作動流体を導く流体経路とを備えており、この流体経路は、電動子におけるロータの外周面に設けられ、ロータの両端面にそれぞれ開口した螺旋溝を含んでいる（請求項１）。
【０００７】
上述したスクロール型流体機械によれば、スクロールユニットが電動子により駆動されたとき、スクロールユニットは流体経路を通じて導かれる作動流体を吸入し、そして、吸入された作動流体はその圧力が変化され、スクロールユニットから吐出される。ロータの回転に伴い、その螺旋溝内の作動流体はロータの軸線方向に力を受け、螺旋溝内にスクロールユニットに向かう作動流体の流れが強制的に生起される。
【０００８】
具体的には、スクロールユニットは冷凍回路のための圧縮ユニットであり、流体経路は圧縮ユニットに冷媒を戻すための冷媒経路である（請求項２）。この場合、冷媒経路を流れる冷媒は電動子を冷却した後、圧縮ユニットに供給される。
ロータは、外周に切欠を有する電磁鋼板の積層体からなり、個々の電磁鋼板の切欠を連ねた螺旋溝を有するか（請求項３）、又は、積層体の外周面に形成した螺旋溝を有する（請求項４）。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１〜４のスクロール型流体機械は、ロータの外周面に螺旋溝を備えているので、作動流体の流体経路はその有効流路断面積が螺旋溝の分だけ増加し、流体経路での作動流体の圧力損失を低減できる。しかも、螺旋溝を通じて作動流体が強制的に流れるので、スクロールユニットの吸入効率は圧損低減及び作動流体の過給効果により大きく向上する。そして、請求項２のスクロール型流体機械は、冷媒通路を流れる冷媒により電動子を効果的に冷却でき、電動子の性能を効果的に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１はスクロール型流体機械としてのスクロール圧縮機を示し、この圧縮機は車両の空調システム、つまり、その冷凍回路のための圧縮機として使用される。
圧縮機は円筒形状のハウジング１０を備え、このハウジング１０は図１でみて左方から順に、ユニットケーシング１２、モータケーシング１４及び回路ケーシング１６を有する。ユニットケーシング１２とモータケーシング１４との間及びモータケーシング１４と回路ケーシング１６との間は共に複数の連結ボルト１８を介して相互に結合されている。
【００１１】
ユニットケーシング１２内にはスクロールユニット２０が収容されており、このスクロールユニット２０は固定スクロール２２及び可動スクロール２４を有する。可動スクロール２４はモータケーシング１４側に配置され、そして、固定スクロール２２は複数の固定ボルト２６を介してユニットケーシング１２の端壁１２ａに固定されている。
固定及び可動スクロール２２，２４はこれらの渦巻壁が互いに噛み合うように組み合わされ、渦巻壁間に複数の圧縮室２８が形成される。これら圧縮室２８は、固定スクロール２２に対する可動スクロール２４の旋回運動に伴い、固定スクロール２２の中央に向けて移動し、この移動過程にて容積が縮小する。
【００１２】
ユニットケーシング１２内には固定スクロール２２とその端壁１２ａとの間に吐出室３０が形成され、そして、固定スクロール２２の中央に吐出孔３２が貫通して形成されている。この吐出孔３２には前述した圧縮室２８が順次連通し、そして、吐出孔３２は吐出弁（図示しない）により開閉される。この吐出弁は吐出室３０側の固定スクロール２２の端面に取付けられている。
【００１３】
更に、ユニットケーシング１２の外周壁には吐出ポート３４が形成され、この吐出ポート３４は吐出室３０に連通する一方、前述した冷凍回路の冷媒循環経路（図示しない）に接続されている。
可動スクロール２４は電動モータから動力を受けることで、前述したように固定スクロール２２に対して旋回運動し、この際、可動スクロール２４の自転は阻止された状態にある。このため、可動スクロール２４とモータケーシング１４との間にはボールカップリング３６が配置されており、このボールカップリング３６は可動スクロール２４の自転を阻止するとともに可動スクロール２４からのスラスト荷重を受ける機能を果たし、このスラスト荷重はボールカップリング３６を介してモータケーシング１４に伝達される。
【００１４】
上述した電動モータは、モータケーシング１４内に収容された電動子３８を備え、この電動子３８は回転軸４０を有する。この回転軸４０はモータケーシング１４の一端から回路ケーシング１６に亘って延び、回転軸４０の両端はモータケーシング１４及び回路ケーシング１６に軸受４２，４４を介して回転自在に支持されている。
回転軸４０の一端は大径端部４６として形成され、この大径端部４６はユニットケーシング１２内に向けて露出した端面を有する。大径端部４６の端面からはクランクピン４８が可動スクロール２４に向けて突出し、クランクピン４８には偏心ブッシュ５０が取付けられている。この偏心ブッシュ５０は可動スクロール２４のボス２４ａにニードル軸受５２を介して回転自在に支持されている。
【００１５】
従って、回転軸４０が回転されると、回転軸４０の回転力はクランクピン４８、偏心ブッシュ５０、ニードル軸受５２を介して可動スクロール２４に伝達され、この結果、可動スクロール２４はボールカップリング３６により自転が阻止された状態で、固定スクロール２２に対して旋回運動し、その旋回半径は回転軸４０とクランクピン４８との間の軸線間距離により決定される。
【００１６】
電動子３８は、回転軸４０に取付けられたロータ５４を有し、このロータ５４がステータ５６により囲繞されている。ステータ５６はモータケーシング１４の内周面に固定されている。
回路ケーシング１６の外周壁には吸入ポート５８が貫通して形成されている。吸入ポート５８は前述した冷凍回路の冷媒循環経路に接続され、冷媒循環経路からの冷媒を回路ケーシング１６内に流入させることができる。なお、回路ケーシング１６内には電動子３８のためのモータ駆動回路５９が配置されており、このモータ駆動回路５９は電動子３８への給電をなす一方、電動子３８の回転を制御する。
【００１７】
回路ケーシング１６内に流入した冷媒は、モータケーシング１４内に確保した冷媒経路を通じてユニットケーシング１２内に導かれる。具体的には、冷媒経路はロータ５４とステータ５６との間のエア間隙Ｇaや、モータケーシング１４の内周面とステータ５６との間の間隙Ｇb及びステータコイル間の間隙（図示しない）を含んでいる。
冷媒が導入されるユニットケーシング１２内の部位は、吸入室６０として形成されている。この吸入室６０はスクロールユニット２０の可動スクロール２４を囲み、吐出室３０に対しては固定スクロール２２によって区画されている。
【００１８】
可動スクロール２４が旋回運動され、そして、前述した圧縮室２８が吸入室６０に開放されると、圧縮室２８は吸入室６０内の冷媒を吸入する。吸入された冷媒は可動スクロール２４の旋回運動に伴い、その圧縮室２８が固定スクロール２２の吐出孔３２に向けて移動する過程で圧縮される。圧縮室２８が吐出孔３２に到達し、且つ、圧縮室２８内の圧力が吐出弁の締切圧に打勝つと、吐出弁が開かれ、圧縮室２８内の圧縮冷媒は吐出孔３２を通じて吐出室３０に吐出される。
【００１９】
この後、圧縮冷媒は吐出室３０から吐出ポート３４を通じて冷媒循環経路に送出され、冷凍回路の凝縮器、レシーバ、膨張弁及び蒸発器等を経て吸入ポート５８に至り、そして、この吸入ポート５８から回路ケーシング１６内及びモータケーシング１４内の前述した冷媒経路を通過し、吸入室６０に戻される。
モータケーシング１４の冷媒経路を流れる冷媒は蒸発器から戻されるので、その温度は低く、電動子３８を効果的に冷却し、これにより、電動子３８の過熱が防止される。
【００２０】
図１から明らかなように、電動子３８のロータ５４は多数の電磁鋼板６２からなる積層体であり、図２に示されるように積層体、つまり、ロータ５４の外周面に螺旋溝６４が設けられている。この螺旋溝６４はロータ５４の両端面にて開口し、前述した冷媒経路の一部を構成する。
具体的には、一実施例のロータ５４の場合、図３に示されるように個々の電磁鋼板６２はリング形状をなし、その外周面に切欠６６が形成されている。電磁鋼板６２から積層体が形成される際、個々の電磁鋼板６２の切欠６６は互いに連なり、前述した螺旋溝６４を形成する。
【００２１】
上述した螺旋溝６４は冷媒経路の有効流路断面積を増加させるから、冷媒経路での冷媒の圧力損失が低減される。また、ロータ５４の回転に伴い、螺旋溝６４内の冷媒はロータ５４の軸線方向に力を受け、螺旋溝６４内にユニットケーシング１２内、つまり、吸入室６０に向かう冷媒の流れが強制的に生起される。それ故、吸入室６０への冷媒の過給が達成されるばかりでなく、電動子３８の冷却効果をも更に高められ、これら冷媒の圧損低減と冷媒の過給効果により、スクロールユニット２０の吸入効率、即ち、スクロール圧縮機の性能が向上する。
【００２２】
上述した螺旋溝６４はロータ５４の大径化や部品点数の増加を招くこともないので、スクロール圧縮機の大形化を阻止し、なおかつ、その軽量化に大きく貢献する。
本発明は、上述した一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば、一実施例の場合、個々の電磁鋼板６２の外周に切欠６６を形成して螺旋溝６４を得るようにしたが、電磁鋼板からなる積層体を形成した後、この積層体の外周面に螺旋溝６４を加工してもよい。
【００２３】
また、螺旋溝６４はロータ５４に複数設けることもできる。
更に、本発明のスクロール型流体機械は、圧縮機以外にスクロール膨張機として使用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】スクロール型流体機械を圧縮機として示した断面図である。
【図２】図１のロータを示した斜視図である。
【図３】図２のロータを構成する電磁鋼板を示した正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０          ハウジング
２０          スクロールユニット
３８          電動子
５４          ロータ
６２          電磁鋼板
６４          螺旋溝（冷媒経路）
６６          切欠
Ｇa           エア間隙（冷媒経路）
Ｇb           間隙（冷媒経路）
【図１】
2006283694.tif 000003
【図２】
2006283694.tif 000004
【図３】
2006283694.tif 000005